滾珠絲杠結(jié)構(gòu)家用電梯研發(fā)及應(yīng)用

范良勇

摘 要：為滿足復(fù)式樓和別墅上下樓需求，解決家中老人及行動不便的人員上下樓難題，本文研發(fā)了一種簡單便捷的家用電梯，進一步完善電梯種類，填補該類電梯產(chǎn)品的市場空白。該類家用電梯主提升部件采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，不需要電梯地坑和電梯井道，極大地降低了對復(fù)式樓及別墅內(nèi)的土建要求。設(shè)計風(fēng)格可以與家裝風(fēng)格融為一體，讓用戶充分享受到復(fù)式空間大平層的感覺。

關(guān)鍵詞：家用電梯;滾珠絲杠;土建要求

Abstract： In order to meet the needs of duplex buildings and villas to go up and down， and to solve the problem of elderly people in the home and people with reduced mobility going up and down， this paper had developed a simple and convenient home elevator， which further improved the types of elevators and filled the market gap of such elevator products. The main lifting components of this type of household elevator used a ball screw structure， without the need for elevator pits and elevator shafts， which greatly reduced the civil requirements for duplex buildings and villas. The design style could be integrated with the home improvement style， allowing users to fully enjoy the large flat floor of the duplex space.

Keywords： home elevator;ball screw;civil engineering requirements

市場常規(guī)曳引式電梯占地空間大，需要設(shè)置電梯井道和地坑等，運行噪聲較大，顯然無法完全滿足復(fù)式樓及別墅等家庭使用需求。結(jié)合復(fù)式樓及別墅室內(nèi)實際情況，利用滾珠絲桿將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的原理，本文研發(fā)了一種簡單便捷的家用電梯。

1 設(shè)計原理及結(jié)構(gòu)

滾珠絲杠結(jié)構(gòu)家用電梯利用滾珠絲桿將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的原理，通過提升部分滾珠絲桿進行驅(qū)動，在有限的空間內(nèi)驅(qū)動轎廂上下運行。驅(qū)動方式采用滾珠絲杠的方式，有效提高傳動效率，運行平穩(wěn)，噪聲小，?？烤珳?，十分適用于室內(nèi)安靜環(huán)境的使用要求。滾珠絲杠結(jié)構(gòu)家用電梯包含載人轎廂系統(tǒng)、樓層召喚裝置、升降機導(dǎo)向機構(gòu)、附加制動控制裝置、減速電機、滾珠絲杠組件機構(gòu)、輔助固定件機構(gòu)[1-2]，如圖1所示。

2 主要部件分析

2.1 載人轎廂系統(tǒng)

該款轎廂采用截面形狀層類似六邊形的圓滑過渡結(jié)構(gòu)，轎廂前側(cè)3個面正面為一個和轎廂同高的手動玻璃門，和玻璃門相鄰的兩個面為觀光面，面板采用透明PC板，透光率高，強度好，質(zhì)量較玻璃輕巧很多。與觀光面相鄰的兩段四分之一圓弧的兩面采用大面積不銹鋼板圍擋，既提供了轎廂支撐的強度，又美觀大方，讓整個轎廂的造型看起來時尚且新穎。轎廂的背面為和轎架連接的固定面，此面和轎架相連，轎廂的升降操作按鈕安裝在此面板上。轎架共有兩根U形折彎的立柱和上下連接板構(gòu)成，轎架的上連接板和絲杠螺母連接把驅(qū)動力傳遞到轎廂之上，在立柱的兩側(cè)面各安裝2套滾輪導(dǎo)靴，滾輪導(dǎo)靴上有大滾輪和側(cè)壓輪2個輪組，大滾輪卡在導(dǎo)向裝置導(dǎo)軌滾道里邊，壓輪頂住滾道的正面，來實現(xiàn)轎廂轎架組合水平方向的位移限制，保證轎廂只能沿著導(dǎo)向裝置的軌道上下移動，由于采用的是滾動摩擦的形式，轎廂上下運動時的摩擦阻力大大降低。

2.2 升降機導(dǎo)向機構(gòu)

升降機的導(dǎo)向機構(gòu)采用的是2根C型叉車導(dǎo)軌，C型導(dǎo)軌的截面形狀類似于槽鋼的形狀，可以可靠地卡住上述的滾輪導(dǎo)靴，限制其水平的位移。另外，該導(dǎo)軌的強度和剛度可以極其可靠地滿足升降機運行要求。

2.3 滾珠絲杠組件機構(gòu)

滾珠絲杠作為該款家用電梯的驅(qū)動部件，采用滾動摩擦的形式來傳遞動力，這種機構(gòu)的傳動效率高達95%，運行非常平穩(wěn)，噪聲非常低，非常適用于靜謐性要求高的家用場合。絲杠的兩端通過軸承座固定并連接到升降機的導(dǎo)軌上，絲杠的上部直接和減速電機連接，結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

2.4 召喚及控制系統(tǒng)

該型升降機控制系統(tǒng)采用多種安全措施來保證乘員安全。首選可靠性高、制動力矩大的電磁式制動器，滿足升降機使用過程中的精準制動要求，制動器的時間延遲小于0.02 s，制動器的打開和釋放幾乎難以被乘客察覺。為了防止制動器失效，升降機上設(shè)計有附加制動器裝置，該套裝置包含制動單元和速度監(jiān)控單元。絲杠底板安裝的旋轉(zhuǎn)編碼器可以實時監(jiān)控絲杠的轉(zhuǎn)動速度，一旦減速電機的制動器失效，升降機向下墜落并超過預(yù)定的速度，旋轉(zhuǎn)編碼器可以實時反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出附加制動器動作信號觸發(fā)制動單元，制停轎廂。同時，轎廂底部安裝有3D掃描傳感器，可以實時監(jiān)控轎廂底部的情況，轎廂離開一樓地面后，一旦有人進入轎廂下方，傳感器可以迅速發(fā)現(xiàn)并發(fā)出警報提醒相關(guān)人員離開，并實時把停車信號發(fā)送到控制系統(tǒng)，使升降機停止運行。

2.5 安全防護

樓板位置的轎廂運行通道處制作有通道蓋板。當升降機處于一樓時，蓋板把樓板的孔洞蓋起來;當升降機上升到二樓時，轎廂頂起蓋板，使蓋板和轎廂同時運動;當升降機從二樓開到一樓時，蓋板和轎廂一同下降，直接被卡在孔洞處，重新把孔洞覆蓋起來，可以避免人員從孔洞跌落。

3 滾珠絲杠家用電梯與曳引式家用電梯建筑空間對比

滾珠絲杠結(jié)構(gòu)家用電梯不需要專用的電梯井道，不占用過多的建筑面積，不需要電梯專用地坑，樓層高度要求小，只要符合國家標準要求的樓層高度均可安裝[1-3]，安裝時僅需要在二樓樓板處開出升降機安裝孔洞和轎廂運行空間即可，土建工作量較小，老建筑加裝時土建的改動量也非常小，可以最大限度地降低對建筑物的破壞。同時，其可以安裝于房間側(cè)面或角落，更好地利用建筑空間。絲杠運動部分安裝于轎廂后部，不影響房屋整體風(fēng)格。滾珠絲杠家用電梯與曳引式家用電梯建筑空間對比如表1所示。

4 結(jié)語

滾珠絲杠結(jié)構(gòu)家用電梯主要應(yīng)用于復(fù)式樓和別墅，其對建筑結(jié)構(gòu)整改最小，安裝適用性強，性價比高，可以有效滿足老人和行動不便人員等的上下樓需求，頗受大眾青睞。

參考文獻：

[1]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.電梯曳引機：GB/T 24478—2009[S].北京：中國標準出版社，2009.

[2]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.電梯制造與安裝安全規(guī)范：GB 7588—2003[S].北京：中國標準出版社，2003.

[3]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.滾珠絲桿副 第3部分：驗收條件和驗收檢驗：GB/T 17587.3—2017[S].北京：中國標準出版社，2017.